神经电信号与脑电图

人类通过声音来进行交流，而神经元则是通过一种叫做“动作电位”（action potential）的电信号来进行交流的。神经元的动作电位由多种离子通道电流（ion channel current）构成，而离子通道是神经元细胞膜上的组成成分。成千上万个离子通道开放和关闭，产生了无数微小的通道电流，这些通道电流会在某一时刻集中爆发，进而形成动作电位。每个神经元都会伸出很多根长长的突起，这包括树突（dendrite）接受输入信号，轴突（axon）发出输出信号，不同神经元的轴突与树突之间通过突触（synapse）来建立联系。它们手拉手形成一个复杂的网络来传递动作电位。

视网膜中的一个神经元，动作电位在轴突和树突之间传递（王飞摄）(https://www.daowen.com)

脑电图装置（王立平摄）

我们可以用电流计来测试电路中的电流，所以我们也想着用它来读取神经元上的电信号。这种通过记录生物体电信号来研究生物功能的技术，称为电生理（electrophysiology）技术。但是，神经元实在太小了，它们发出呐喊的声音也太微弱了，我们用普通的电流计根本听不到它们的声音。或许，当神经元们来个大合唱的时候，我们可以听到点它们的旋律吧。科学家当然也想到了这点，所以他们制作了合适的电极来记录神经元群体的反应。脑电图（EEG）就是在颅部头皮上安装很多根金属电极，这些电极可以将脑中成千上万个神经元的微弱电信号汇总在一起，呈现给人类。通过脑电图，我们可以粗略知道大脑中神经元们的“呼声”。这可用于诊断脑部疾病，以及判断大脑的活动状态。